Файл: Барон, Л. И. Износ и защита внутренних поверхностей угольных бункеров.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 82

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

 

16

 

 

 

 

К р у п н о с т ь к у с к а у г л я , м м

 

 

 

 

У с л о в н ы й

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н о м е р м а ­

+ 1 0 0

5 0 - 1 0 0

2 5 - 5 0

1 3 - 2 5

 

 

 

 

т е р и а л а

6 - 1 3

0 - 6

1

0

,

8

1,5

1

, 8

1,9

2

, 2

1,5

2

1

,

8

2 4

2,3

2,7

2

, 6

1,7

3

1

, 1

1 , 2

1

, 1

0

, 8

1,4

1,7

4

2

,

2

1

1

, 1

1

, 1

1,5

1,9

5

1

,

8

1 , 8

1,5

2

, 1

1

, 8

1,7

6

1

,

6

1 , 1

1,4

2

, 0

1

, 6

2

, 1

7

2

,

2

2,5

2

, 6

2

, 0

2,4

2

, 2

8

1

,

8

2 , 2

2

, 0

2

, 8

2,4

3,3

9

1

,

6

1,7

1,9

1

, 8

2

, 2

1

, 6

1 0

1

, 1

0,9

1

, 0

1,3

0,5

1

, 8

 

 

 

 

 

Среднее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,65

1,66

1,84

1,86

1,95

Проведенные

 

исследования

[21]

позволили

сделать

 

заключе­

ние, что с увеличением крепости угля коэффициент его внешнего трения, как и следовало

 

ожидать, уменьшался. Визу­

 

ально можно было заметить,

 

что поверхность кусков ан­

 

трацита была более ровной

 

и гладкой, чем поверхность

 

кусков угля марки Г.

опы­

 

Специальная

серия

 

тов

была проведена

[20]

 

для

выяснения

влияния

 

влажности

на

 

коэффици­

 

енты

трения

битуминозного

 

угля марки Г шахты «Ново-

 

Бутовка» комбината Маке-

 

евуголь и антрацита шахты

Крупность кускоВ, мм

№ 27

комбината

Торезан-

трацит. В этом случае тоже

Рис. 41. Зависимость превышения сред­

определялись

 

 

характери­

стики

трения

фракций

раз­

него угла внешнего трения угля Дрср

ной крупности

и

рядового

над средним внешним углом трепня

угля по различным материа­

антрацита от крупности кусков в одно­

лам.

К сожалению,

изме­

родных фракциях

 

нять

влажность

удалось по

техническим причинам только для рядовых углей и фракций с ча­ стицами крупностью менее 13 мм. Изменения влажности углей w достигали добавлением определенной порции воды с последую-

70


щим тщательным перемешиванием угля. Степень влажности угля контролировали взятием пробы из приготовленной для оче­ редного эксперимента угольной массы. Сортированный уголь круп­ ностью более 13 мм исследовали при одной влажности. Куски оку­ нали в сосуд с водой, вынимали, давали стечь лишней воде и

укладывали

на

футеровку из

 

 

 

 

 

исследуемого

 

материала.

 

 

 

 

 

В табл.

17

приведены

резуль­

 

 

 

 

 

таты

опытов

для битуминоз­

 

 

 

 

 

ного

угля,

а

в

табл.

18 — для

 

 

 

 

 

антрацита.

17 и 18, как и в

 

 

 

 

 

В

табл.

 

 

 

 

 

табл. 13 и 14, для однородных

 

 

 

 

 

фракций

крупностью

более

 

 

 

 

 

13 мм в числителе указан угол

 

 

 

 

 

трения по фрагменту футеров­

 

 

 

 

 

ки, а

в

знаменателе — только

 

 

 

 

 

по плиткам, из которых

изго­

 

 

 

 

 

товлена футеровка. Для рядо­

 

 

 

 

 

вых углей и углей крупностью

 

 

 

 

 

О—6 мм

исследования

были

 

 

 

 

 

проведены с воздушио-сухимн

 

 

 

 

 

углями и с углями трех раз­

 

 

 

 

 

личных степеней влажности w,

 

 

 

 

 

изменявшейся от 2 (при воз­

 

 

 

 

 

душно-сухом угле) до 13,2%.

 

 

 

 

 

Сортированный

уголь

круп­

 

 

 

 

 

ностью

6—13 мм исследовали

 

 

 

 

 

при

двух

степенях

влажно­

 

 

 

 

 

сти W.

 

 

 

 

 

следу­

 

 

 

 

 

Из данных табл. 18

Рнс. 42. Зависимость величины угла

ет, что с увеличением влажно­

внешнего трения р' угля от -влажности

сти рядовых

углей и сортиро­

 

по поверхностям хо из:

 

ванных углей

крупностью ме­

/ — монолитного

бетона: 2 — бетонных плиток;

3 — плиток из

каменного

литья

(250X250X30

нее 25 мм угол внешнего тре­

мм);

4 — шлакоснталловых

плиток

(250Х250Х

Х20

мм); 5 — керамических

плиток;

б — метал-

ния по

футеровкам из

иссле­

 

лнческнх листов

 

дованных

материалов

(при

возрастал. Угол же внешнего тре­

влажности угля от 2 до

13,2%)

ния влажных сортированных углей крупностью более 25 мм был, как правило, меньше, чем воздушно-сухих. Исключение составили доски, по которым угол трения влажных углей был больше, чем воздушно-сухих.

Угол трения влажных сортированных углей крупностью более 25 мм был на 1—4° меньше угла трения воздушно-сухих углей. Наиболее значительная разница между углами трения влажных и воздушно-сухих углей наблюдалась при скольжении по метал­ лическим листам (до 4°).

Уменьшение углов трения влажных сортированных углей круп-

71


У с л о п -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У г о л т р е н и и р'

( г р а д у с )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G - - 1 3

 

помер

М а т е р и а л

ф у т е р о в к и

+ 1 0 0

 

 

 

 

 

 

 

м а т е ­

 

 

 

 

 

5 0 — 100

2 5 — 5 0

1 3 - 2 5

W ,

 

 

 

р и а л а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

Р '

%

Р '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Бетон

 

 

 

(250х

23,5

25,0

36,1

31,6 3,9 33,7 6 , 2

36,3

2

Бетонные плитки

24,7

26,8

27,6

32,4

4,2

35,0

7,0

37,1

 

Х250Х40

мм)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Плитки

каменного

литья

21,4

23,4

24,5

29,6

4,3

35,1

7,1

43,1

 

 

 

 

 

(180ХН5Х18

мм)

14,0

16,1

17,5

23,1

 

 

 

 

4

Плитки

каменного

литья

2

0

,

6

22,4

23,2

28,3

4,6

34,8

6,7

42,0

14,1

17,3

22,9

 

(240X240X30

мм)

15,9

 

 

 

 

5

Шлакоситалловые

плитки

2

1

,

0

22,9

23,8

29,0

3,6

33,0

6,5

42,3

14,8

---

17,6

23,2

 

(250x250x10 мм)

16,0

 

 

 

 

6

Шлакоситалловые

плитки

2

1

, 1

22,7

24,6

30,0

3,0

36,0

5,8

41,0

15,0

16,3

18,0

23,5

 

(250X250X20

мм)

 

 

 

 

7

Кирпич красный,

уложен-

25,6

26,9

27,8

32,0

4,1

37,3

7,2

44,0

 

ный в елочку

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

Керамические плитки

2

2

,

8

25,1

26,0

29,6

6,5

38,1

7,8

45,3

 

 

 

 

23,0

24,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ЮОХЮОХЮ мм)

2

0

,

0

2 1 , 2

 

 

 

 

9

Стальные листы

 

 

15,8

18,8

19,9

27,6 4,7 34,0 7,5 43,2

1 0

Доски,

уложенные

вдоль

29,0

31,6

32,2

33,8

4,5

39,1

7,1

46,0

 

волокон

(необработан-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ные)

ностью более 25 мм по сравнению с углами трения воздушно­ сухих углей можно объяснить тем, что влага, по-видимому, играла роль как бы смазки между углем и поверхностью трения.

Особого внимания заслуживает изменение углов трения угля мелких фракций (менее 25 мм). Если для крупных кусков мокрого угля углы трения были меньше, чем для таких же кусков воздуш­ но-сухого, то для мелких кусков эти углы оказались, наоборот, значительно большими. Это можно объяснить тем, что мокрая угольная мелочь налипала на поверхность фрагмента футеровки и приводила к увеличению угла трения.

На рис. 42 показана зависимость углов трения р' угля круп­ ностью 0—б мм шахты «Ново-Бутовка» от влажности w. Из ри­ сунка видно, что наименьшее увеличение угла трения влажного угля имело место при трении по бетону и бетонным плиткам. Так, при возрастании влажности угля с 5,4 до 12,1% угол трения его по монолитному бетону увеличился с 36,5 до 40,3°, т. е. на 3,8°. Наибольшее влияние влажность оказывала на угол трения по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

17

ф р а к ц и й к р у п н о с т ь ю , м м

 

 

 

 

У г о л т р е н и я р '

р я д о в о г о у г л я ,

г р а д у с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 - 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и , %

р '

к>.

%

Р'

W,

%

р '

и . %

р '

 

%

р '

<». %

Р '

5,4

36,5

6

, 8

38,0

1 2

, 1

40,3

5,0

35,0

6

, 6

36,8

12,4

39,2

5,1

37,0

7,1

38,6

11,4

40,5

5,2

35,3

7,0

36,4

1

2 , 2

38,1

4,5

38,3

7,5

44,3

12,4

50

4,5

37,0

7,1

41,4

13,0

48,0

4,2

37,4

7,9

44,1

13,0

50,2

4,0

36,1

8

, 2

42,3

12,5

46,4

5,0

40,6

7,2

43,0

1 1

, 8

49,2

4,6

36,7

7,4

42,0

1

2 , 0

47,1

4,4

39,3

7,0

43,4

13,2

51,8

4,2

37,0

7,5

43,0

13,1

48,6

4,2

28,2

7,5

45,0

1 2

, 0

52,1

4,0

37,2

7,2

44,0

12,5

50,1

4,0

38,0

8

, 0

46,4

12,3

50,3

5,1

37,9

8,4

43,6

12,9

48,8

5,3

36,1

7,2

44,1

11,9

55,0

4,8

34,0

6,9

42,1

12,4

49,6

4,8

41,0

7,5

45,2

1 2

, 6

60,3

5,0

39,1

7,2

42,4

1

2 , 0

56,3

стальным листам и дереву. Так, при увеличении влажности с 5,3 до 11,9% угол трения угля по стальным листам увеличился с 36,1

до 55°, или на 18,9°.

Аналогичные закономерности были получены и при исследо­ ваниях влажного антрацита.

Следует отметить, что при очень большом содержании вла­ ги угольная мелочь может стать текучей и приблизиться по своим свойствам к пульпе. В этих случаях коэффициент внешнего тре­ ния существенно снижается.

Рассмотрим для углей различной крупности при трении их по разным материалам зависимости коэффициента перехода к водной среде Q', предложенного одним из авторов настоящей книги в мо­

нографии [6]. Величина коэффициента Q' подсчитывается,

как

элементарное соотношение

 

Q' = Рмокр

( 12)

Рсух

 

72

73


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угол трения р ',

градус

Услов­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 --13

 

ный

Материал футеровки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мате­

-1-1 00

50—100

25-50

13—25

W,

 

 

 

 

 

риал

 

 

 

 

Р'

 

10,

Р'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

 

%

1

Бетон

 

 

 

23,2

24,4

25,0

30,0 4,3 32,9 7,0 35,6

2

Бетонные плитки

(250х

23,6

25,0

26,1

30,6

4,0

33,0

7,5

38,2

 

Х250Х40

мм)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Плитки

каменного

литья

19,6

2 1 , 8

23,2

29,2

4,5

36,2

7,8

44,5

 

(180X45X18 мм)

1 2 , 1

13,5

14,0

2 2 , 6

 

 

 

 

 

 

4

Плитки

каменного

литья

18,3

2 1 , 0

2 2 , 2

27,3

4,2

35,4

7,2

43,2

 

23,0

 

(250X250X30 мм)

1 2 , 0

13,3

14,1

 

 

 

 

 

 

5

Шлакоситалловые

плитки

18,5

2 2 , 0

22,5

28,0

4,0

35,6

6,9

43,0

12,5

----—

23,2

 

(250Х250ХЮ мм)

13,6

15,0

 

 

 

 

 

 

6

Шлакоситалловые

плитки

19,0

2 2 , 6

23,0

29,1

3,5

36,9

 

 

 

42,6

6

,

0

 

(250x250x20 мм)

13,0

14,2

16,0

24,0

 

 

 

 

 

 

7

Кирпич красный, уложен-

24,0

25,4

26,0

31 ,3

3,8

37,8

6

,

8

44,4

 

ный в елочку

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Керамические

плитки

2 1 , 0

2 2 , 6

23,7

28,0

4,2

38,0

7,5

45,9

8

 

25,0

 

(ЮОхЮОхЮ мм)

18,1

20,3

2 1 , 6

 

 

 

 

 

 

9

Стальные листы

 

13,0

16,0

18,0

26,0

4,0

34,3

8

,

0

45,0

1 0

Доски,

уложенные

вдоль

28,4

29,6

30,8

33,0

5,0

40,3

6,9

46,6

 

волокон (необработан-

 

ные)

где

р'|0кр— угол внешнего трения мокрого угля;

Рсух — то же>сухого угля.

При подсчетах р' в расчет принимали среднее арифмети­

ческое значение угла трения для данного класса крупности при исследованных значениях влажности угля.

Значения коэффициента перехода к водной среде Q' даны в табл. 19. В числителе приведены значения Q' для битуминозного угля шахты «Ново-Бутовка», в знаменателе — для антрацита шахты № 27.

Из данных таблиц видно, что с уменьшением крупности одно­ родных фракций угля коэффициент Q' закономерно возрастал. Если при крупности однородных фракций более 25—50 мм значе­ ния Q' были примерно одинаковыми для всех исследованных ма­ териалов, то при меньшей крупности фракций (13—25 мм и ме­ нее) значения Q' отличались уже существенно. Так, для угля крупностью 0—6 и 6—13 мм, т. е. для фракций крупности, кото­ рые определяют свойства рядового угля, наименьшее значение Q'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л н ц а

18

фракций крупностью,

мм

 

 

 

 

 

Угол трети1

рядовс го угля

Р'»

гра ДУС

 

 

0 - 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W, % Р'

и>. %

Р'

 

 

% Р'

W. % Р'

и». % р'

и,

% р'

5,0

37,1

7,1

39,0

11,9

40,8

4,5

35,8

7,0

37,8

1

2

, 0

39,2

5,3

37,9

7,5

39,8

1

2

, 0

41,6

5,0

36,1

7,3

38,4

11,5

40,1

4,5

39,0

7,7

45,2

11,5

50

5,1

38,4

7,5

43,1

1

2

, 2

49,2

4,0

37,9

7,0

43,6

12,4

49,8

4,2

37,0

8 , 0

42,6

11,9

48,4

5,1

41,4

6,9

43,5

1

2

, 0

50,9

5,3

40,1

7,2

42,8

1

2

, 6

49,8

4,9

41,8

6,5

43,7

12,5

52,0

4,4

38,6

7,0

42,9

1

2

, 8

50,6

4,0

38,9

8 , 1

46,2

1

2

, 0

53,2

5,0

39,4

7,8

45,3

12,5

52,4

5,2

42,0

7,6

46,8

1

2

, 6

51,9

4,9

39,2

8 , 0

44,1

1

1

, 8

49,5

5,0

36,8

7,0

44,7

12,4

57,3

4,8

35,4

7,3

43,2

1

2

, 0

54,4

4,7

42,0

7,8

47,1

13,0

62,2

4,0

39,3

7,5

45,1

1

2

, 8

59,4

имело место при трении по монолитному бетону и бетонным плит­ кам, а наибольшее — при трении по стальным листам. Иными сло­ вами, влажность угля сильно влияла на изменение утла трения по стали и в значительно меньшей степени — по бетону.

На рис. 43 показана зависимость величин коэффициента пере­ хода к водной среде Q' от средней крупности однородных фрак­ ций угля при трении по различным материалам. Как видно из рисунка с возрастанием крупности однородных фракций от 0—6 до 25—50 мм значение коэффициента перехода к водной среде Q' резко снижалось, ио при дальнейшем увеличении крупности фрак­ ций угля уменьшалось уже несущественно или оставалось по­ стоянными.

Проведенные исследования показали, что для сортированных углей и антрацитов можно выделить две группы крупности, кото­ рые реагируют на увлажнение по-разному. В первую группу вхо­ дят однородные фракции крупностью 25—50 мм и более, во вто­ рую группу — однородные фракции крупностью менее 25—50 мм.

74

75


Т а б л и ц а 19

Условный

Крупность фракции

М М

 

Материал

 

 

номер

6 -1 3

0 - 6

материала

+ 1 0 0 5 0 - 1 0 0 2 5 - 5 0 1 3 — 2 5

1

Бетон

 

 

 

0,94

0,93

0,94

1,09

1,12

1,14

 

 

 

0,96

0,94

0,96

1,10

1,18

1,21

 

 

 

 

 

2

Бетонные

плитки

(250X

0,92

0,94

0,93

1,05

1,10

1,12

0,94

0,95

0,96

1,08

1,17

1,19

 

Х250

мм)

 

 

Плитки из каменного литья

0,93

0,93

0,93

1,10

1,38

1,48

3

 

0,92

1,11

2,48

1,58

 

(180x115x18 мм)

0,90

0,91

4

Плитки

каменного

лнтья

0,92

0,93

0,93

1,08

1,39

1,52

 

 

 

0,91

0,93

1,08

1,61

 

(240x240x30 мм)

0,92

1,50

5

Шлакоснталловые

плитки

0,92

0,92

0,93

1,07

1,34

1,47

0,88

0,94

1,47

 

(250x250x10 мм)

0,95

1,12

1,58

6

Шлакоснталловые

плитки

0,91

0,91

0,93

1,07

1,33

1,44

 

(250x250x20 мм)

0,88

0,94

0,94

1,12

1,45

1,58

7

Кирпич красный, уложен-

0,92

0,91

0,91

1,02

1,21

1,25

 

 

 

 

 

0,94

0,94

0,93

1,05

1,29

1,36

 

ный в елочку

 

8

Керамические плитки

0,91

0,94

0,95

1,03

1,36

1,38

0,90

0,92

0,94

1,07

1,56

 

(ЮОхЮОХЮ мм)

1,50

9

Стальные листы

 

0,85

0,90

0,90

1,19

1,43

1,66

 

0,77

0,84

0,89

1,22

1,74

1,81

 

 

 

 

 

10

Доски,

уложенные

вдоль

1,06

1,04

1,02

1,03

1,28

1,37

1,05

1,02

1,05

1,32

1,48

 

волокон

(необработан-

1,00

ные)

Для фракций первой группы при увлажнении угля коэффициент Q' получается меньше единицы и колеблется (для исследованных углей) в пределах от 0,77 до 0,96. Другими словами, угол внеш­ него трения при увлажнении углей первой группы крупности уменьшается на 4—23%. Для фракций же второй группы этот коэффициент превышает единицу и колеблется (для исследован­ ных углей) от 1,03 до 1,81. Иными словами, угол внешнего тре­ ния при увлажнении углей второй группы возрастает иа 3—81%.

На рисунке наглядно прослеживается как граница между указанными двумя группами крупности, так и влияние материала футеровки на величину коэффициента перехода к водной среде Q'. Обращает на себя внимание то, что взаимное расположение кри­ вых в первой группе крупности обратно взаимному расположе­ нию тех же кривых во второй группе.

76